De la structure à la polarité d'une entité

A

Les règles du duet et de l’octet

• Une liaison covalente correspond à la mise en commun des électrons des atomes dans une molécule.


• La couche électronique externe des atomes est alors saturée, ils sont plus stables que lorsqu'ils sont isolés.
  


• Dans une molécule, chaque atome respecte la règle du duet ou la règle de l’octet.
  


• Les formules de Lewis des molécules permettent de vérifier le respect de ces règles en comptabilisant les électrons des liaisons covalentes et des doublets non liants pour chaque atome de la molécule.

B

Établir un schéma de Lewis

• écrire la configuration électronique de chaque atome ;
• déterminer le nombre total d’électrons de valence $n_{\mathrm{t}}$ mis en jeu dans la molécule étudiée ;
• déterminer le nombre de doublets d’électrons impliqués dans des liaisons covalentes ou des doublets non liants en divisant le nombre $n_{\mathrm{t}}$ par 2 ;
• répartir les doublets en respectant les règles du duet (pour $\text{H}$) et de l’octet pour les autres atomes.

❯ Chaque atome forme un nombre de liaisons covalentes égal au nombre d’électrons manquant pour respecter la règle de l’octet ou du duet.

C

Pour aller plus loin : les acides de Lewis

• Un acide de Lewis est une entité chimique qui possède une lacune électronique, symbolisée par un rectangle vide.
  


• Les atomes porteurs de la lacune électronique au sein de ces entités ne respectent pas la règle de l’octet, ou du duet, et sont donc susceptibles de créer une liaison covalente avec un doublet non liant d’une autre molécule.

A

De la formule de Lewis à la géométrie des molécules

• On peut prévoir la géométrie d’une entité chimique à partir de sa structure de Lewis.
  
  
• Autour d’un atome central, les doublets des liaisons covalentes et les doublets non liants s’écartent au maximum des uns des autres afin de minimiser les forces de répulsions électrostatiques.

A

De l’électronégativité d’un atome à une liaison covalente polarisée

• L'électronégativité d’un atome est son aptitude à attirer les électrons d’une liaison dans laquelle il est engagé.


• Elle est notée sans unité et varie en fonction de la place de l’élément chimique dans le tableau périodique.
  


• Dans une liaison covalente entre deux atomes $\text{A}$ et $\text{B}$, si l’atome $\text{A}$ est plus électronégatif que l’atome $\text{B}$, la liaison $\text{A}-\text{B}$ est dite polarisée. Elle est alors notée ${\text{A}}^{\delta +}-{\text{B}}^{\delta -}$.
  
  
• $\delta +$ et $\delta -$ sont les symboles des charges partielles portées par les atomes de cette liaison covalente.
  ❯ $\text{A}$ est plus électronégatif : il porte une charge partielle négative notée $\delta -$
  ❯ $\text{B}$ est moins électronégatif : il porte une charge partielle positive notée $\delta +$.

B

Prévoir la polarité d’une molécule

• Pour déterminer la polarité d’une molécule :
• on s'intéresse à l'éléctronégativité des atomes qui la constituent ;
• on identifie les éventuelles liaisons polarisées ;
• on s'intéresse à la géométrie de la molécule.


• Une molécule peut être polaire :
❯ si elle ne comporte qu’une seule liaison polarisée ;
❯ si elle comporte plusieurs liaisons polarisées qui ne se compensent pas : il faut alors étudier la géométrie de cette molécule.

❯ Le modèle de Lewis permet d’expliquer et de prévoir la stabilité des ions monoatomiques et des atomes au sein des molécules sur la base du respect des règles de l’octet et du duet.

❯ La géométrie des molécules est établie à partir du modèle VSEPR fondé sur la répulsion électrostatique des doublets d’électrons entre eux.

❯ On modélise la polarisabilité d’une liaison covalente par des charges partielles sur les atomes de cette liaison polarisée, notées $\delta +$ et $\delta -.$ Elle permet de prédire la polarité d’une molécule et d’en déduire certaines propriétés chimiques et physiques macroscopiques.

❯ La règle de l’octet n'est pas respectée dans le cas des acides de Lewis qui possèdent des lacunes électroniques.

❯ Le modèle de Lewis ne permet pas de connaître l'estimation des angles d'espace entre les liaisons au sein de la structure moléculaire. C’est le modèle VSEPR qui le permet !

❯ Le modèle VSEPR ne permet pas  :

• d' expliquer la planéité de certaines molécules avec la géométrie, comme l’éthène. C'est la chimie quantique qui le permet !
  
• de traduire la dynamique d’une molécule dont la configuration dans l’espace se modifie.